単一分子の大きさの推定
ベンジャミン・フランクリンとレイリー卿が油と水だけで分子の大きさを計算した方法
- X線が発見され、強力な顕微鏡が発明される何十年も前に、レイリー卿は油、水、ペンだけで単一分子の大きさを計算した
- 彼の着想はベンジャミン・フランクリンに由来する
フランクリンの実験
- 1770年ごろロンドンを訪れたフランクリンは、大西洋横断中に船から油が海に捨てられると波が穏やかになる現象を観察した
- ロンドンのクラパム・コモンの池で少量の油を水に注いで実験を行った
- 油が池の表面に素早く広がり、水を滑らかにすることを確認した
- フランクリンは実験を何度も繰り返し、詳しく記録したが、その分子的な意味は理解できなかった
レイリー卿による再解釈
- ケンブリッジ大学の学者であり物理学者として有名なレイリー卿は、フランクリンの実験を新しい観点から再解釈した
- 1890年、レイリー卿は正確に測定した少量のオリーブオイルを水に落とし、油が広がった面積を測定した
- 油の体積を面積で割って油膜の厚さを推定した
- 油膜が単一分子層であると仮定し、油膜の厚さを1分子の長さとして計算した
レイリー卿の結果
- レイリー卿の計算結果は約1.63ナノメートルだった
- オリーブオイルの主要成分であるトリアシルグリセロール分子の実際の長さは約1.67ナノメートルで、レイリー卿の推定値の誤差はおよそ2%にすぎなかった
- 彼の実験は、単純な道具でも深い科学的洞察を得られることを示している
追加資料
- チャールズ・タンフォードの著書 "Ben Franklin Stilled the Waves" は、この油滴実験の歴史を深く探究している
GN⁺のまとめ
- この記事は、単純な実験道具でも重要な科学的発見ができることを示している
- ベンジャミン・フランクリンとレイリー卿の実験は、科学的好奇心と創造性がいかに重要かを強調している
- この記事は、科学史と実験方法論に関心のある人々にとって有益だろう
- 類似の機能を持つ他のプロジェクトとしては、"Science Experiments You Can Do At Home" などがある
1件のコメント
Hacker Newsの意見
科学教育では、法則や理論がただ暗記すべきものとして提示されることが多い
1676年、Roemerは木星の衛星Ioの軌道を測定して光速を推定した
Rayleighは油の体積を面積で割って油膜の厚さを推定した
Millikan & Fletcherの油滴実験を思い出させる
油が単分子の厚さまで広がるという仮定が、単なる推測にすぎなかったのではないかという疑問を呈している
学校で「科学実験の設計」に関する授業を受けたかった
大学の物理の授業でこの実験を再現した